Кіріспе

Геодезиялық көпбұрышқа негізделген шар тәрізді қабықша құрылымы. Геодезиялық күмбез – геодезиялық көпбұрышқа негізделген, жарты шар пішіндес жұқа қабықша (торлы қабықша) құрылысы. Күмбездің қатаң үшбұрышты элементтері күштің жүктемесін құрылымның өзіне бөліп, геодезиялық күмбездерді олардың өлшемдеріне қарағанда ауыр жүктемелерге төтеп беруге мүмкіндік береді.

Құрылыс әдістері

Ағаш күмбездердің ені бір тіреуіштің ұзындығымен тең. Тіреуіштің тесігі тот баспайтын болаттан жасалған лентамен болат құбырға бекітіледі. Осы әдіс арқылы тіреуіштерді қажетті ұзындықта кесуге болады. Содан кейін, сыртқы фанерадан жасалған үшбұрыштар тіреуіштерге шегеленеді. Күмбез төменнен жоғарыға қарай бірнеше қабатқа қайың қағазымен оралады, суды сыртқа шығару үшін, және содан кейін шатырмен жабылады. Мұндай күмбездер көбінесе "төбе және тіреуіш күмбезі" деп аталады, себебі тіреуіштерді бірге ұстау үшін болаттан жасалған арнайы бөлшектер қолданылады. Панельді күмбездер жеке-жеке жиналған ағаш қаңқадан жасалады және фанерамен қапталады. Үшбұрышты қаңқаны құрайтын үш элемент әртүрлі үшбұрыштардың тегіс орналасуын қамтамасыз ету үшін көбінесе күрделі бұрыштарда кесіледі. Элементтердегі тесіктер нақты орындарда бұрғыланады, содан кейін болат бұрандалар үшбұрыштарды біріктіріп күмбезді құрайды. Бұл элементтер көбінесе 5x10 см немесе 5x15 см тақталар болып табылады, бұл үшбұрыш ішіне көбірек жылу оқшаулағыш материалды орнатуға мүмкіндік береді. Панельдік техника құрылысшыға үшбұрыштарға фанера қаптамасын бекітіп, ауа райынан қорғалған жерде немесе ыңғайлы шеберханада жұмыс істеуге мүмкіндік береді. Бұл әдіс қымбат болат бөлшектерді қажет етпейді. Болаттан жасалған қаңқаны электр құбырынан оңай жасауға болады. Біріншіден, тіреуіштің ұшын тегістеп, қажетті ұзындықта бұранда тесігін бұрғылау керек. Бір бұранда тіреуіштердің төбесін бекітеді. Гайкалар әдетте алынып тасталатын құлыптағыш қоспамен бекітіледі, ал егер күмбез көшірілетін болса, контргайка мен жалпақ бөлік қолданылады. Бұл ойын алаңдарындағы күмбездерді салудың стандартты тәсілі. Күмбездер жеңіл алюминий қаңқасынан да жасалуы мүмкін, олар бұрандаланып немесе дәнекерленіп, немесе икемді түйіндік қосылыспен біріктіріледі. Мұндай күмбездер әдетте шынымен жабылады, оны силиконмен герметизациялап, ПВХ-дан жасалған жиекпен бекітеді. Кейбір конструкциялар қос шыныға немесе жылу оқшаулағыш панельдерді орнатуға мүмкіндік береді. Бетон және көбік пластиктен жасалған күмбездер әдетте болат қаңқасынан басталады, оны нығайту үшін торы және сым тормен орайды. Торы және сым тор сым байланыстары арқылы қаңқаға бекітіледі. Содан кейін материал қаңқаға бүркеп немесе қалыпқа құйылады. Бетонның немесе пластиктің дұрыс консистенциясын анықтау үшін кішкентай сынақ үлгілерімен сынақтар жүргізілуі керек. Ішкі және сыртқы беттерге әдетте бірнеше қабат жағылады. Соңғы қадам - бетон немесе полиэстер күмбездерін эпоксидті қоспаның жұқа қабатымен қанықтырып, суды сыртқа шығару. Кейбір бетон күмбездер алдын ала дайындалған, алдын ала керілген, темір бетон панельдерінен жасалады, оларды орнына бұрандамен бекітуге болады. Бұрандалар суды сыртқа шығару үшін бетон қақпақтармен жабылған ойыстарда орналасады. Үшбұрыштар суды сыртқа шығару үшін бір-бірімен жабысады. Бұл әдіс бойынша үшбұрыштар ағаш үлгілері бар құмда жасалған қалыптарда құйылуы мүмкін, бірақ бетон үшбұрыштар көбінесе соншалықты ауыр, оларды кранмен орналастыру қажет. Бұл конструкция күмбездерге өте қолайлы, себебі бетонның бетінде су жиналмайды және ағып кетпейді. Металл бекіткіштер, қосылыстар және ішкі болат қаңқалар құрғақ болып қалады, бұл мұздану мен коррозиядан зақымдануды болдырмайды. Бетон күн сәулесіне және ауа райына төзімді. Буындардың үстіне ішкі жапсырма немесе герметик жағу қажет. 1963 жылы Cinerama Dome алтыбұрыштар мен бесбұрыштардан жасалған бетоннан салынған. Күмбездерді қазір өте үлкен, жылжымалы "3D принтерлер" арқылы жоғары жылдамдықпен басып шығаруға болады. Қолданылатын материал көбінесе ауамен толтырылған бетон немесе жабық ұялы пластик көбік болып табылады. Геодезиялық күмбездің күрделі геометриясын ескере отырып, күмбез салушылар тіреуіш ұзындығының кестелеріне немесе "хорд факторларына" сүйенеді. Геодезиялық математика және оны қалай пайдалану туралы Хью Кеннер былай деп жазды: "Сфералық жүйелердің негізгі дизайны туралы ақпаратты қамтитын хорд факторларының кестелері көптеген жылдар бойы әскери құпиялар сияқты сақталды. 1966 жылға дейін, Popular Science Monthly журналынан алынған 3ν икоса фигурасы Фуллер лицензиясының шеңберіндегілерден басқа ешкімге жеткіліксіз болды". (1976 жылғы басылымның 57-беті). Ллойд Канның Domebook 1 (1970) және Domebook 2 (1971) кітаптары жарық көргеннен кейін басқа кестелер де қолжетімді болды.

Күмбезді үйлер

Фуллер геодезиялық күмбез соғыстан кейінгі тұрғын үй дағдарысын шешуге көмектеседі деп үміттенді. Бұл оның Димаксион үйінің екі нұсқасына да деген бұрынғы үмітімен үйлесімді болды. Тұрғын үйге арналған геодезиялық күмбездер жұмыс және/немесе ойын-сауық үшін қолданылатын күмбездерге қарағанда аз сәтті болды, себебі олардың құрылысы күрделі және осыған байланысты құрылыс шығындары жоғары. Кәсіби, тәжірибелі күмбез салушыларды табу қиын болғанымен, олар бар, және олар қате бастаулар мен дұрыс емес есептеулерге байланысты шығындардың артуын қысқартуға көмектеседі. Фуллер өзі Карбондейл, Иллинойс штатында, Forest Ave және Cherry St көшелерінің қиылысында орналасқан геодезиялық күмбезде тұрды. Фуллер тұрғын үй күмбездерін аэроғарыш сияқты өнеркәсіп өндіретін, әуемен жеткізілетін өнімдер деп ойлады. Фуллердің жеке үйі әлі де сақталған, ол Р. Бакминстер Фуллер мен Энн Хьюлетт атындағы күмбез үйі, ал RBF Dome NFP атты ұйым күмбезді қалпына келтіруге және оны Ұлттық тарихи ескерткіш ретінде тіркеуге тырысып жатыр. Ол тарихи орындардың ұлттық тізіліміне енгізілген. 1986 жылы Флорида штатының Рокледже қаласындағы American Ingenuity компаниясына, сырты темірбетонмен қапталған полистирол үшбұрыштарын және ішкі жағында қабырға панельдерін пайдаланатын күмбез салу технологиясы бойынша патент берілді. Бұл құрылыс әдісі күмбездерді жинақталған түрде жасауға және үй иесімен орнатуға мүмкіндік береді. Бұл әдіс құрылымның ең мықты бөлігіне айналған тігістерін жасайды, ал көптеген ағаш қаңқалы күмбездердегі тігістер және әсіресе шоғырлар құрылымның ең әлсіз жері болып табылады. Оның су өткізбейтін қасиеті де бар. Еуропада осыған ұқсас мысалдар да салынған. 2012 жылы Норвегиядағы экологиялық үйдің күмбез жабыны ретінде алюминий және шыныдан жасалған күмбез қолданылды, ал 2013 жылы Австрияда шыны мен ағашпен қапталған күмбез үй салынды. Чилиде геодезиялық күмбездер мысалдары қонақ үйлерде кеңінен қолданылуда, шатыр сияқты геодезиялық күмбездер немесе шынымен жабылған күмбездер түрінде. Мысалдар: Чилидегі EcoCamp Patagonia және Чилидегі Elqui Domos.

Қатынасты үлгілер

Үшбұрышты нығайту схемаларынан өте берік, тұрақты құрылымдар салу ең көп шатыр дизайнында кездеседі. Бұл принцип абстрактілі түрде басқа өнеркәсіптік дизайн салаларында, тіпті басқару ғылымы мен шешім қабылдау құрылымдарында түсіндірмелік метафора ретінде қолданылады, әсіресе Стаффорд Биердің еңбектерінде. Оның "көші-қон" әдісі купол дизайнына настолько тікелей байланысты, оның салдарынан әр шешім қабылдау кезеңінде тек белгілі бір санды адамдар ғана қатыса алады.